Heiße Sommer, steigender Kühlbedarf und eine Sache der Energieeffizienz: In Chemnitz sorgt ein Kältenetz für angenehme Temperaturen in Büros, Kliniken und Einkaufszentren. Wie ein Kältenetz funktioniert und weshalb der Bedarf an Kältenetzen in Deutschland wachsen könnte, erklärt Thomas Göschel, Netzbetrieb Wasser/Wärme/Abwasser der inetz GmbH in Chemnitz. Diese betreibt im Auftrag der eins energie in sachsen GmbH & Co. KG die Anlage.

Herr Göschel: Was ist ein Kältenetz?

Ein Kältenetz ist ein Rohrsystem, das kühles Wasser, bei uns zwischen 5 und 7 Grad Celsius, von einer zentralen Erzeugungsanlage in gedämmten Rohren zu verschiedenen Verbrauchern in einem Gebiet bringt.

Wie funktioniert ein Kältenetz?

In einer Kältezentrale wird Wasser mithilfe von Kältemaschinen, das sind Kompressions- oder Absorptionskältemaschinen, auf die erforderliche Temperatur gebracht. Das gekühlte Wasser wird in dem unterirdischen Rohrsystem zu den Gebäuden transportiert. In den Gebäuden nimmt das kühle Wasser die Wärmelast beispielsweise über Klimaanlagen auf. Dabei erwärmt sich das Wasser auf 12 bis 15 Grad. Es fließt durch ein zweites, paralleles Rohrsystem zurück zur Kältezentrale. Dort wird wiederum das Wasser abgekühlt, der Vorgang wiederholt sich. Das Besondere bei uns: Wir verfügen über einen oberirdischen Kaltwasserspeicher zur Optimierung unserer Kältezentralen – eine Lösung, bei der uns die Technische Universität Chemnitz unterstützt hat und wir mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie gefördert wurden. Außerdem können wir über eine freie Kühlung besonders energieeffizient bei tieferen Außentemperaturen das Kaltwasser ohne Maschinenbetrieb herstellen. Über das Jahr sind so zehn Prozent zu erreichen.

Eine der beiden Absorptionskältemaschinen (1,8 MW Kälteleistung)

Wozu werden Kältenetze benötigt?

Kältenetze werden dort gebraucht, wo sehr viel Wärmelast anfällt, die abtransportiert werden muss. Typische Anwendungsfälle sind Bürogebäude, Einkaufszentren, Trafo- und Serverstationen. Bei uns in Chemnitz ist die Technische Universität an das Kältenetz angeschlossen, die ihre Chemielabore kühlen muss. Außerdem gibt es noch ein dezentrales Kältenetz, das das Klinikum von Chemnitz versorgt. In Gänze ist das Kältenetz in Chemnitz 5,5 Kilometer lang.

Ein Kältenetz ist eine zentrale Erzeugungseinheit, ähnlich wie bei der Fernwärme. Es gibt neben dem Kältenetz auch die Möglichkeit, dass sich Kaufhäuser oder Bürogebäude mit vielen einzelnen Klimaanlagen versorgen, aber das sieht weder schön aus, noch sind diese Geräte effizient und kostengünstig.

Haben Sie ein konkretes Beispiel?

Nehmen wir ein großes Bürogebäude in der Innenstadt. Ziel ist es, dass die Beschäftigten auch im Sommer in einer angenehmen Raumtemperatur arbeiten können. Das Bürogebäude ist an unser 5,5 Kilometer langes Kältenetz angeschlossen. Die warme Raumluft wird in dem Gerät in der Klimaanlage angesaugt. Dann kommt das Wasser ins Spiel: Das wird mit der warmen Luft in dem Wärmeübertrager zusammengebracht, dabei geht Energie von der warmen Raumluft in das kalte Wasser über, kühlt sich also dementsprechend ab, und die so abgekühlte Luft wird in den Ursprungsraum zurückgeblasen.

Jetzt sind Kältenetze in Städten weit weniger verbaut als Fernwärmenetze. Woran liegt das?

Das Kältenetz wurde 1973 in der DDR gebaut, Chemnitz hieß damals noch Karl-Marx-Stadt. Das Netz und der Maschinenpark haben also ein paar Jahre auf dem Buckel. Der Grund, weshalb Kältenetze bislang noch nicht so verbreitet sind, liegt zum einen daran, dass es gar nicht so einfach ist, Kälte effizient „herzustellen“. Man braucht erstens geeignete Maschinen und zweitens die Menschen, die sich mit der Technik auskennen. Drittens muss man auch als Versorger in der Lage sein, in ein Kältenetz zu investieren und die Kälte zu einem wirtschaftlichen Preis an seine Kunden zu verkaufen.

Weshalb ist es nicht so einfach, effizient Kälte herzustellen?

Die Kühlung von Räumen oder technischen Prozessen ist heute, mit der verfügbaren Anlagentechnik, einfach geworden. Ob diese Erzeugung jedoch energieeffizient und preiswert erfolgt, ist eine andere Frage. Eine auf den Bedarf abgestimmte Dimensionierung und ein effizienter Betrieb sind hier die Grundvoraussetzungen. Nur unter Berücksichtigung beider Aspekte kann ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden.

Wo lohnt sich der Bau eines Kältenetzes?

Kältenetze lohnen sich auf konzentrierten Flächen mit entsprechendem Kältebedarf. Wie beispielsweise in Innenstädten. Oder wie bei uns am Klinikum Chemnitz mit vielen Gebäuden: Da haben wir ein kleines dezentrales Kältenetz gebaut. In Wien wurde in den vergangenen Jahren in ein sehr großes Kältenetz investiert. Ein Beispiel dafür, dass die Nachfrage nach Kältenetzen aufgrund des Klimawandels steigt. Aktuell ist jedoch unsere Erfahrung, dass sich nur diejenigen Gebäudeeigentümer einen Kaltwasseranschluss leisten wollen, die dies aus ihrem Arbeitsprozess heraus benötigen, wie öffentliche Gebäude, Kliniken, Pflegeheime und Einkaufszentren. Wir haben bislang keine Anfrage von Privathaushalten. Der Grund ist einfach: Kälte kostet im Vergleich zur Wärme das Doppelte bis Dreifache.

Wie sehen die Instandhaltungsmaßnahmen aus?

Rohre altern, Technik altert. So ist es auch mit unseren Kältemaschinen, die teilweise zwischen 20 und 30 Jahre alt sind und die wir teilweise ersetzen müssen. Bislang hat unser Maschinenpark mit Absorptionskältemaschinen und Kompressionskältemaschinen gearbeitet. Wir bauen gerade zwei neue stromgetriebene Kompressionsmaschinen, um Absorptionskältemaschinen abzulösen; diese wurden mit der günstigen Abwärme aus dem Braunkohlekraftwerk angetrieben. Durch die Stilllegung dieses Kraftwerks steht die Abwärme nun nicht mehr zur Verfügung.

Wie sieht Thüga den Betrieb von Kältenetzen? Dazu Anna Vannahme aus der Thüga-Abteilung Netzstrategie:

Zentrale Kältenetze haben klare Vorteile gegenüber herkömmlichen Klimaanlagen – wenn Kältenetze, wie in Chemnitz, bereits vorhanden sind. Während herkömmliche Klimaanlagen viel Strom verbrauchen, kann man mit zentral erzeugter Kälte und Kältenetzen ressourcen- und klimaschonend kühlen. Und zwar dann, wenn die Kälte beispielsweise von Grundwasser, Flüssen oder Kompressionsmaschinen, die mit Abwärme arbeiten, bereitgestellt wird. Bei dezentralen Kühlaggregaten auf den Dächern, beispielsweise von Einkaufszentren in Innenstädten, verändert sich das Mikroklima, weil die Abwärme aus den Kühlaggregaten die Städte weiter aufwärmt. Ein Beispiel, dass zentral bereitgestellte Kälte Vorteile hat.

 Kalte Fakten:

  • Das Kältenetz in Chemnitz ist nach Hamburg das zweitälteste in Deutschland und 5,5 Kilometer lang.
  • Es hat 13,4 MW Anschlussleistung.
  • Neue Anschlüsse in den kommenden Jahren: circa 3 bis 4 MW.